(57)【要約】【課題】効率よく微細物を粒子捕集箱内に捕集することが可能で、かつ所定の分離処理量や分離性能を得ることが可能である。【解決手段】微細物９０を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物９０を外側へ移動させて微細物を分離した流体を排出し、渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部２と、サイクロン部２で沈降する微細物９０を連通孔を通して沈殿させる粒子捕集箱３とを有し、サイクロン部側に微細物９０の電荷と同じ電荷を付与するサイクロン部側電極２０を設け、粒子捕集箱側に微細物９０の電荷と異なる極性の粒子捕集箱側電極２１を設け、サイクロン部側電極２０と粒子捕集箱側電極２１に異なる極性の電圧を印加した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて微細物を分離した流体を排出し、前記渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部と、
前記サイクロン部で沈降する微細物を連通孔を通して沈殿させる粒子捕集箱とを有し、
前記サイクロン部側に微細物の電荷と同じ電荷を付与するサイクロン部側電極を設け、
前記粒子捕集箱側に微細物の電荷と異なる極性の粒子捕集箱側電極を設け、
前記サイクロン部側電極と前記粒子捕集箱側電極に異なる極性の電圧を印加したことを特徴とするサイクロン型遠心分離装置。
【請求項２】
前記サイクロン部側電極は、前記サイクロン部の内壁に設けたことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン型遠心分離装置。
【請求項３】
前記サイクロン部側電極は、前記サイクロン部の下部に設けられ、前記連通孔に臨むセンターコーンを有することを特徴とする請求項１に記載のサイクロン型遠心分離装置。
【請求項４】
前記粒子捕集箱側電極は、多数の孔を有する円筒、またはパンチングメタル、または金属メッシュを有し、前記粒子捕集箱の内部に配置したことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン型遠心分離装置。
【請求項５】
前記サイクロン部側電極または前記粒子捕集箱側電極の少なくとも一方は、上下方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のサイクロン型遠心分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体に含まれる微粉末状クズ等の微細物を分離して除去するサイクロン型遠心分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、機械加工装置では、供給タンクから切削液を供給しながら切削加工が行なわれ、切削液には微粉末状の切削クズが含まれる。この微粉末状の切削クズが含まれる切削液をフィルタ装置に供給し、このフィルタ装置で切削クズを除去して切削液を供給タンクに戻している（例えば特許文献１）。
【０００３】
このようなフィルタ装置には、例えばフィルタ膜によって切削クズを除去したり、沈殿によって切削クズを除去するものがあるが、いずれも切削液に大量に含まれる微粉末状の切削クズを、小型の装置で短時間に確実に除去することができない等の問題がある。また、フィルタ膜が目詰まりを起こすことがあり、詰まってしまった場合まずフィルタ装置の分解作業をし、そのフィルタ膜を洗浄しなければならない。この洗浄作業や使用不能になると交換作業が発生する。また、フィルタ膜は大抵繰り返し使用すると、濾過精度は悪くなり、詰まり易くなるため、フィルタ膜の殆どが使い捨てフィルタ膜であり、コストがかかる等の問題がある。
【０００４】
このようなフィルタ装置に代えてサイクロン型遠心分離装置を用いると、液体導入通路から微細物を含む液体を所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路から微細物を分離した流体を排出し、渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるため、目詰まりのような問題は解消される（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−１３７７４３号公報
【特許文献２】特開平１０−２８６４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなサイクロン型遠心分離装置では、渦巻きを減速させて分離された微細物を粒子捕集箱に沈降させるが、粒子捕集箱の内部では液体の流速が遅く飛散して中心付近から微細物が浮き上がる現象が生じ、効率よく微細物を粒子捕集箱に捕集することができなかった。
【０００６】
また、粒子捕集箱から浮き上がる微細物によって液体中における微細物の沈降速度が低下し、所定の分離処理量や分離性能を得ることができないことがある。
【０００７】
この発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、効率よく微細物を粒子捕集箱内に捕集することが可能で、かつ所定の分離処理量や分離性能を得ることが可能なサイクロン型遠心分離装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、微細物を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて微細物を分離した流体を排出し、前記渦巻きを減速させて分離された微細物を沈降させるサイクロン部と、
前記サイクロン部で沈降する微細物を連通孔を通して沈殿させる粒子捕集箱とを有し、
前記サイクロン部側に微細物の電荷と同じ電荷を付与するサイクロン部側電極を設け、
前記粒子捕集箱側に微細物の電荷と異なる極性の粒子捕集箱側電極を設け、
前記サイクロン部側電極と前記粒子捕集箱側電極に異なる極性の電圧を印加したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記サイクロン部側電極は、前記サイクロン部の内壁に設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記サイクロン部側電極は、前記サイクロン部の下部に設けられ、前記連通孔に臨むセンターコーンを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記粒子捕集箱側電極は、多数の孔を有する円筒、またはパンチングメタル、または金属メッシュを有し、前記粒子捕集箱の内部に配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、前記サイクロン部側電極または前記粒子捕集箱側電極の少なくとも一方は、上下方向に移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００１５】
請求項１に記載の発明では、サイクロン部側に微細物の電荷と同じ電荷を付与するサイクロン部側電極を設け、粒子捕集箱側に微細物の電荷と異なる極性の粒子捕集箱側電極を設け、サイクロン部側電極と粒子捕集箱側電極に異なる極性の電圧を印加したことで、帯電した微細物が引き寄せられて速度が増加し、粒子捕集箱に迅速かつ確実に沈降させることができる。しかも、粒子捕集箱の内部では微細物が浮き上がることを抑えて、効率よく微細物を粒子捕集箱に捕集することができ、所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、サイクロン部側電極がサイクロン部の内壁に設けられ、帯電した微細物がサイクロン部側電極によってサイクロン部の内壁に付着することなく沈降することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、サイクロン部側電極がサイクロン部の下部に設けられ、連通孔に臨むセンターコーンを有することで、微細物が連通孔からセンターコーンに案内されて円滑に粒子捕集箱に沈降させることができ、かつ微細物の浮き上がりを抑えることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、粒子捕集箱側電極は、多数の孔を有する円筒、またはパンチングメタル、または金属メッシュを有し、粒子捕集箱の内部に配置したことで、広範囲で電場を印加でき、かつ微細物を通過させて粒子捕集箱に捕集することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、サイクロン部側電極または粒子捕集箱側電極の少なくとも一方は、上下方向に移動可能であり、例えば微細物を含む液体の種類等に応じて電極を上下に移動して電場の強さを変えることで、帯電した微細物が引き寄せられて速度が変わり、所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明のサイクロン型遠心分離装置の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明の用語はこれに限定されない。
【００２１】
この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置は、製薬、化学、食品、飲料の原料他の微細物の濾過に、また自動車、工作機、加工業の切削粉等の微細物の回収に、また各工場、水処理等の循環水、排水の濾過に、また半導体、バイオ等の不純物等の微細物の除去に、また洗浄水、溶剤等の異物である微細物の除去等に使用され、液体に含まれる微細物を分離除去するものに広く使用される。
【００２２】
この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の一例を、図１に示す。図１はサイクロン型遠心分離装置の概略構成図である。この実施の形態では、工作機、加工業の切削粉等の微細物の回収に用いる場合について説明する。この実施の形態では、液体に含まれる微粉末状クズの微細物を除去する場合について用いているが、微細物であればよく、微粉末状クズに限定されない。
【００２３】
この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１は、鉛直方向にサイクロン部２と粒子捕集箱３とを有する。サイクロン部２は、樹脂等の絶縁体、あるいはＳＵＳ等の導体金属で形成され、このサイクロン部２の上部には、軸芯に液体流出通路４を有し、軸芯から偏位した位置に液体導入通路５を有する。
【００２４】
サイクロン部２は、テーパ部２ａ１を有し、このテーパ部２ａ１は連通孔８を介して粒子捕集箱３に連通している。このサイクロン部２で液体導入通路５から微細物９０を含む液体を供給して所定流速で渦巻きを生じさせ、遠心状態で微細物を外側へ移動させて液体流出通路４から微細物９０を分離した流体を排出し、渦巻きを減速させて分離された微細物９０を沈降させる。このサイクロン部２で沈降する分離された微細物９０は、連通孔８を通して粒子捕集箱３に落下して溜る。
【００２５】
このサイクロン部２の内壁には、テーパ部２ａ１にサイクロン部側電極２０が設けられ、サイクロン部２の下部には、連通孔８に臨むセンターコーン３０が設けられている。
【００２６】
この粒子捕集箱３は、樹脂等の絶縁体で形成され、下部の排出孔３ａにドレンバルブ９が接続されている。このドレンバルブ９によって粒子捕集箱３に溜る微細物９０のドレンが排出される。この粒子捕集箱３には、粒子捕集箱側電極２１が設けられ、この粒子捕集箱側電極２１は、多数の孔２１ｉ１を有する円筒２１ｉを有する。この粒子捕集箱側電極２１は、上下に移動可能である。
【００２７】
このようにサイクロン部側にサイクロン部側電極２０が設けられ、粒子捕集箱側に粒子捕集箱側電極２１が設けられ、このサイクロン部側電極２０と粒子捕集箱側電極２１とに電圧印加手段２２を接続する。この電圧印加手段２２によりサイクロン部側電極２０に微細物９０の電荷と同じ電荷を付与する極性とし、粒子捕集箱側電極２１に微細物９０の電荷と異なる極性とする電圧を印加し電場を与えるように構成されている。
【００２８】
このように、サイクロン部側電極２０と粒子捕集箱側電極２１に異なる極性の電圧を印加したことで、帯電した微細物９０が引き寄せられて速度が増加し、微細物９０が連通孔８を通ってセンターコーン３０に案内されて粒子捕集箱３に入る。粒子捕集箱３に入った微細物９０が粒子捕集箱側電極２１の円筒２１ｉの多数の孔２１ｉ１を通過し、粒子捕集箱３の底部に微細物９０を迅速かつ確実に沈降させることができる。しかも、粒子捕集箱３の内部では、微細物９０が浮き上がることを抑えて、効率よく微細物９０を粒子捕集箱３に捕集することができ、所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。
【００２９】
また、サイクロン部側電極２０がサイクロン部２の内壁に設けられ、帯電した微細物９０がサイクロン部側電極２０によってサイクロン部２の内壁に付着することなく沈降することができる。
【００３０】
また、粒子捕集箱側電極２１は、上下方向に移動可能であり、例えば微細物９０を含む液体の種類等に応じて粒子捕集箱側電極２１を上下に移動して電場の強さを変えることで、帯電した微細物９０が引き寄せられて速度が変わり、増加所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。
【００３１】
この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の一例を、図２乃至図６に示す。図２はサイクロン型遠心分離装置の断面図、図３はサイクロン型遠心分離装置の平面図、図４はサイクロン部側の電極の斜視図、図５は粒子捕集箱側電極の斜視図、図６は微細物の沈降状態を示す図である。
【００３２】
この実施の形態では、図１と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。このサイクロン部２の液体流出通路４は、サイクロン部２の上部を貫通した管体６により形成され、液体導入通路５は、サイクロン部２の上部に一体成形した管体７により形成される。
【００３３】
サイクロン部２の下部２ｂには、サイクロン部側電極２０が配置され、粒子捕集箱３には粒子捕集箱側電極２１が配置されている。このサイクロン部側電極２０は、図２及び図４に示すように、電極本体２０ａに開口２０ｂが形成されている。この電極本体２０ａには、センターコーン２０ｃが複数の支持脚２０ｄによって支持され、このセンターコーン２０ｃは、円錐形に形成され、開口２０ｂに対向している。センターコーン２０ｃと開口２０ｂとの間には隙間２０ｅがある。
【００３４】
このサイクロン部側電極２０はパッキン２３を介してサイクロン部２の下部２ｂに組み付けられ、サイクロン部側電極２０のセンターコーン２０ｃが連通孔８に臨むように配置されている。サイクロン部２の下部２ｂに粒子捕集箱３の上部３ｂが螺着され、この下部２ｂと上部３ｂの間はパッキン２３によってシールされている。
【００３５】
また、粒子捕集箱側電極２１は、図２及び図５に示すように、電極本体２１ａに複数の細孔２１ｂを有するパンチングメタルで形成され、電極本体２１ａの外周にはネジ２１ｃが形成されている。この実施の形態では、電極本体２１ａをパンチングメタルで形成しているが、金属メッシュで形成してもよい。粒子捕集箱３の上部内壁にはネジ３ｃが形成され、このネジ３ｃに粒子捕集箱側電極２１を螺着して組み付けられる。このように、粒子捕集箱側電極２１は、上下方向に移動可能である。
【００３６】
この実施の形態では、図６に示すように、サイクロン部側電極２０と粒子捕集箱側電極２１の間に電圧を印加して電場を与え、サイクロン部側電極２０が微細物９０の電荷と同じ電荷を付与し、サイクロン部側電極２１が微細物９０の電荷と異なる極性であり、渦巻きを減速させて分離された微細物９０が連通孔８の近傍に沈降してくると、微細物９０が引き寄せられて速度が増加し、連通孔８を通過してセンターコーン２０ｃによって案内され、センターコーン２０ｃと開口２０ｂとの間に形成された隙間２０ｅを通って粒子捕集箱３に迅速かつ確実に沈降させることができる。しかも、粒子捕集箱３の内部では微細物９０が浮き上がることがあると、センターコーン２０ｃに当たり、微細物９０が浮き上がることを抑える。このようにして、効率よく微細物９０を粒子捕集箱３に捕集することができ、所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。
【００３７】
また、粒子捕集箱側の電極２１は、パンチングメタルで形成され、広範囲で電場を印加でき、かつ微細物９０が細孔２１ｂを通過するために粒子捕集箱３に捕集することができる。
【００３８】
また、粒子捕集箱側電極２１は、上下方向に移動可能であり、例えば微細物を含む液体の種類等に応じて粒子捕集箱側電極２１を上下に移動することで、電場の強さを変えることができ、微細物を含む液体の種類等に応じて沈降する速度を変えて所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。
【００３９】
次に、他の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の一例を、図７及び図８に示す。図６はサイクロン型遠心分離装置の断面図、図８はサイクロン部側電極の斜視図である。この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１は、図２乃至図６の実施の形態と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００４０】
この実施の形態のサイクロン型遠心分離装置１は、サイクロン部２が、上下２段のテーパ部２ａ１，２ａ２を有し、下部のテーパ部２ａ２は連通孔８を介して粒子捕集箱３に連通している。この実施の形態では、粒子捕集箱３の内壁にはネジ３ｃが形成され、このネジ３ｃにサイクロン部側電極２０と粒子捕集箱側電極２１を螺着して組み付けられる。このサイクロン部側電極２０と粒子捕集箱側電極２１は、上下方向に移動可能である。
【００４１】
この粒子捕集箱側電極２１は、図５に示すように構成される。サイクロン部側電極２０は、図８に示すように、電極本体２０ａの中心部にセンターコーン２０ｃが設けられ、このセンターコーン２０ｃの周りに複数の開口２０ｂが形成されている。この電極本体２０ａの外周には、ネジ２０ｆが形成されている。
【００４２】
この実施の形態では、粒子捕集箱３の内壁のネジ３ｃに、粒子捕集箱側電極２１のネジ２１ｃを螺着して所定位置にし、次にサイクロン部側電極２０のネジ２０ｆを螺着して所定位置に組み付けられる。
【００４３】
サイクロン部側電極２０及び粒子捕集箱側電極２１のいずれも上下方向に移動可能であり、例えば微細物９０を含む液体の種類等に応じてサイクロン部側電極２０及び粒子捕集箱側電極２１を上下に移動し、あるいはサイクロン部側電極２０と粒子捕集箱側電極２１の少なくとも一方を上下に移動して電場の強さを変えることで、帯電した微細物９０が引き寄せられる速度が変わり、所定の分離処理量や分離性能を得ることができる。
［実施例］
図１に示すサイクロン型遠心分離装置を用い、微細物を含む液体は、シリカ粒子を含むイオン交換水の分散媒を試料として用いた。試料粉体のシリカ粒子の分離効率を測定した。
【００４４】
この結果を図９に示した。
【００４５】
図９に示す測定条件は、以下の通りである。
【００４６】
試料粉体：シリカ粒子
分散媒：イオン交換水
分散媒の温度Ｔ：３３℃
分散媒の流量Ｑ：４２０ｌ／ｈ
ｐＨ：７
図９に示す測定結果は、電圧を印加しない場合と、５０ｖを印加した場合を示す。５０ｖを印加した場合は、電圧を印加しない場合よりも分散媒の小さい粒子径を分離でき、かつ分離効率が向上した。
【００４７】
図１０に示すサイクロン型遠心分離装置を用い、粒子捕集箱において上下に電場を印加した場合と印加しない場合で、粒子の上下方向の速度をレ−ザ流速計でポイントＢ位置で計測した。図１１の電場を印加した場合では、平均流速が０．５８８ｍ／ｓであったが、図１２の電場を印加しない場合では、平均流速が０．５８４ｍ／ｓであった。下方への粒子速度は、電場を印加した場合は、電場なしよりも増加し、負に帯電した微細物の粒子が電場の影響をうけて早く下方に移動する実験結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
このサイクロン型遠心分離装置は、製薬、化学、食品、飲料の原料他の微細物の濾過に、また自動車、工作機、加工業の切削粉等の微細物の回収に、また各工場、水処理等の循環水、排水の濾過に、また半導体、バイオ等の不純物等の微細物の除去に、また洗浄水、溶剤等の異物である微細物の除去等に使用され、液体に含まれる微細物を分離除去するものに広く使用される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】サイクロン型遠心分離装置の概略構成図である。
【図２】サイクロン型遠心分離装置の断面図である。
【図３】サイクロン型遠心分離装置の平面図である。
【図４】サイクロン部側電極の斜視図である。
【図５】粒子捕集箱側電極の斜視図である。
【図６】微細物の沈降状態を示す図である。
【図７】他の実施の形態のサイクロン型遠心分離装置の断面図である。
【図８】他の実施の形態のサイクロン部側の電極の斜視図である。
【図９】印加する電位が分離性能に及ぼす影響を示す図である。
【図１０】サイクロン型遠心分離装置の粒子計測の実験図である。
【図１１】電場を印加した場合の粒子計測を示す図である。
【図１２】電場を印加しない場合の粒子計測を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  サイクロン型遠心分離装置
２  サイクロン部
４  液体流出通路
５  液体導入通路
２０  サイクロン部側電極
２１  粒子捕集箱側電極
【図１】
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【図２】
2005230634.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005230634.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005230634.tif 000011
【図１０】
2005230634.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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